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通信与控制系列教材自 动 控 制 原 理（线性部分）The Principle of Automatic Control李一兵 贾玉晶 张雅珊 叶 方 编童国泰 主 审哈尔滨工程大学出版社内容简介本书是一本自动控制原理的简明教材。书中内容包括自动控制线性理论和实验两个部分。理论部分只介绍经典控制理论中的基本概念、控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频率特性法以及控制系统的校正和综合；实验部分包含了与理论部分内容相对应的典型环节与典型系统的模拟、二阶系统响应特性研究、控制系统稳定性、线性系统动态特征、稳定误差、系统品质及校正装置的应用、控制系统频率特性测试与研究等7个实验，同时考虑到计算机在本学科应用的日超普及，另外设计了一个基于MATLAB的自动控制系统性能分析实验。本书作为高等院校“自动控制原理”课程的教材，适用于电子 工程、通信工程、信息处理、光学工程、对抗技术等专业，也可供从事相关专业的工程技术人员参考。图书在版编目（CIP）数据自动控制原理（线性部分）/李一兵，贾玉晶，张亚彬，叶方编。哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2006ISBN7810737945 I自II.李贾张叶.自动控制理论高等学院教材.TP13中国版书图书馆CIP数据核字（2006）第006366号出版发行 哈尔滨工程大学出版社地 址哈尔滨市南岗区东大直街124号邮政编码150001发行电话045182519328传 真045182519699经 销新华书店印 刷黑龙江省地质测绘中心印刷厂开 本787mm1092mm1/16印 张14.25字 数342千字版 次2006年3月第1版印 次2007年7月第2次印刷印 数20015000册定 价20.00元Http:/E-mail:前言 本书是一本针对非控制类专业“自动控制原理”课程的简明教材（3248学时）。内容仅包含经典控制理论中的线性部分和与之相对应的实验。考虑到计算机在自动控制理论中日益普及和广泛应用，书中开设了一个基于MATLAB的自动控制性能分析实验，通过计算机对自动控制系统进行分析、设计与仿真，使学生对基本控制理论有更加深刻的认识和更加深入的理解，同时还能摆脱经典控制理论中繁琐复杂的计算和手工绘图。即能使计算机应用与经典控制理论有机的结合，又能大大减轻学生的课程负担，有利于将理论与实验更完美地结合起来。本书从工程性、使用性的角度出发，考虑到学生的专业特点和需要以及相关课程设置情况，对“自动控制原理”线性部分的基本概念、基本原理、基本分析方法尽量采用电类的例子加以阐述。全书各章节内容力求简单明了，通俗易懂，层层深入，环环相扣，使读者在有限的时间内最大限度地掌握自动控制原理的理论体系。对于书中采用的推导和论证不作要求，只为在误差允许范围内作近似计算。对推导和论证感兴趣的读者请参阅相关文献资料。本书由李一兵主编，童国泰主审，参加编写工作的有贾玉晶、张亚斌、叶方（排名不分先后）。本书共分理论与实验两大部分。第1章与实验部分17由李一兵编写，第2章与第6章由贾玉晶编写，第3章与第实验部分8由叶方编写，第4章与第5章由张亚彬编写，张兰参加了部分工作。最后由李一兵统编全稿。本书在编写过程中参考了很多国内兄弟院校的优秀教材和著作，从这些优秀教材和著作中获得很大的启发和帮助，并吸收了部分经典内容。再次谨向收录于参考文献中的各位作者和同仁表示诚挚的谢意。由于水平有限，书中错误与不当之处，敬请读者批评指正。 编者 2005年12月目 录理 论 篇1 自动控制的基本概念11.1 概述11.2 开环控制和闭环控制11.3 反馈控制系统41.4 对控制系统的基本要求8习题92 控制系统的数学模型102.1 数学模型102.2 控制系统微分方程的建立102.3 控制系统的传递函数122.4 非线性数学模型的线性化182.5 典型环节及其传递函数222.6 动态结构图及其等效变换242.7 信号流图30习题363 时域分析法393.1 概述393.2 典型输入信号393.3 一阶系统的时域响应413.4 二阶系统的时域响应433.5 控制系统时域性能指标463.6 二阶系统的暂态响应指标与参数的关系473.7 二阶系统的单位斜坡响应523.8 高阶系统的暂态响应573.9 控制系统的稳定性613.10 系统的稳态误差分析与计算67习题814 根轨迹法864.1 根轨迹概念864.2 根轨迹方程874.3 绘制根轨迹的一般规则894.4 控制系统根轨迹分析1004.5 参数根轨迹107习题1095 频率法1115.1 频率特性1115.2 典型环节的频率特性1165.3 系统开环频率特性1265.4 稳定判据1345.5 利用开环频率特性分析系统的性能1405.6 系统闭环频率特性和阶跃响应的关系144习题1476 控制系统的校正1496.1 系统校正概述1496.2 串联校正1526.3 反馈校正1716.4 复合校正175习题179实 验 篇实验1 典型环节与典型系统的模拟181实验2 二阶系统阶跃响应特性研究187实验3 自动控制系统稳定性实验191实验4 线性系统动态特性研究194实验5 自动控制系统稳态误差实验195实验6 控制系统的品质及校正装置的应用198实验7 控制系统频率特性的测试与研究200实验8 基于MATLAB的自动控制系统性能分析202附录 常用拉氏变换表217参考文献219参考文献1. 孙虎章主编. 自动控制原理.北京：中央广播电视大学出版社，19942. 吴麒主编. 自动控制原理 .北京：清华大学出版社，19903. 鄢景华主编. 自动控制原理. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20004. 张希周主编. 自动控制原理 .重庆：重庆大学出版社，19975. 郑有根主编. 自动控制原理 .重庆：重庆大学出版社，20026. 绪方胜彦主编. 现代控制工程.卢伯英等译.北京：科学出版社，19817. 李友善主编.自动控制原理.北京：国防工业出版社，19898. 胡寿松主编.自动控制原理. 北京：国防工业出版社，19819. 刘豹主编.现代控制原理.北京：机械工业出版社，198610. 孙炳达，梁志坤主编.自动控制原理. 北京：机械工业出版社，200211. 沈裕康，严武升，杨庚辰主编.自动控制基础.西安：西安电子科技大学出版社，199512. 胡寿松主编.自动控制原理简明教材.北京：科学出版社，200313. 胡寿松主编.自动控制原理习题集.第二版.北京：科学出版社，200314. 任彦硕主编.自动控制原理.北京：科学出版社，200415. 梅小蓉主编. 自动控制原理.北京：科学出版社，20